17-18 февраля пресс-служба компании Intel организовала пресс-тур для представителей ведущих российских СМИ в филиал корпорации Intel, расположенный неподалеку от города Сарова. Программа визита была очень насыщенной - мы познакомились не только с тем, чем занимаются сотруники Intel в этом центре, но и с тем, как широко и эффективно Intel сотрудничает с образовательными и научными учреждения города Сарова. Но расскажем обо всем по порядку, а начнем - с небольшого исторического отступления.

Автор: АЛЕКСАНДР СЕМЕНОВ

   Честно говоря, в самом городе Сарове мы не были. Почему - поймете через несколько строк. Да и сам научно-исследовательский центр Intel расположен километрах в 20 от границы города.
   В 17 веке возникла Саровская пустынь, так принято называть «уединённую обитель», небольшой монастырь. Название ее возникло от реки Саровка. А название самой реки - от финно-угорской основы «сара» - «болото, заболоченная река», широко представленной в топонимии Мордовии и соседних территорий (Саранск, реки Инсар, Сарлей и т.д.).
  В 1706 году был основан Саровский монастырь. Саровская пустынь почиталась как место, где совершал духовные подвиги преподобный Серафим, Саровский чудотворец. В 1927 г. монастырь был ликвидирован, имущество монастыря вместе со строениями было передано в ведение Нижегородского управления НКВД.
   В 1927 г. на базе Саровского монастыря была создана детская коммуна для беспризорников, в 1931 г. закрыта. После неё в посёлке была организована трудовая колония для подростков и взрослых заключённых, действовала до конца 1938 г. Рабочий посёлок назывался Сарова с 1938 г. В 1939 г. небольшой завод, построенный в колонии был реконструирован в оборонное предприятие, выпускавшее артиллерийские снаряды, с 1943 г. - снаряды для ракетных установок "Катюша".
   В конце 1945 г. был начат поиск места для размещения секретного объекта, который позже был назван КБ-11. 9 апреля 1946 посёлок был выбран как место расположения первого советского ядерного центра. В 1946 г. началось строительство секретного научно-экспериментального комплекса, занимавшееся разработкой ядерного оружия. Именно здесь были созданы советские ядерные и водоробные бомбы.
   С 1992 г. Саров - Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский НИИ экспериментальной физики (РФЯЦ-ВНИИЭФ).

День первый. Научная программа
   О самом центре Intel Саров нам рассказала его директор Дарья Кирьянова. Она напомнила, что всего в корпорации Intel в 300 офисах по всему миру трудятся 83900 человек. Компания выпускает на рынок боле 450 продуктов и услуг, а в исследования и разработки, проводимые в России, вложено уже больше 800 миллионов долларов. Первый офис Intel в России появился в 1991 году, а вот научно-исследовательские разработки программного обеспечения стартовали именно в Сарове в 1993 году. Один из топ-менеджеров Intel Ричард Вирт в 1991 году по приглашению ВНИИЭФ приехал в Саров, в результате чего возникло обоюдное желание развивать сотрудничество. Сотрудничество шло так успешно, что в 1993 году был подписан уникальный контракт о сотрудничестве иностранной компании с Институтом закрытого города. Естественно, въезд иностранных граждан в Саров крайне сложно организовать, поэтому первый центр научно-исследовательских разработок компании Intel в России был открыт в Нижнем Новгороде в 2000 году. В 2003 году официально был открыт и центр исследований и разработок в Сарове, а в 2004 - еще три центра в Новосибирске, Санкт-Петербурге и Москве (до этого времени в Москве разработок не велось). В 2007 году саровские разработчики переехали в специальное здание в 20 километрах от Сарова, где и трудятся сегодня.
   Всего в России около 1160 сотрудников Intel, 270 - в Москве, 270 - в Новосибирске, 70 - в Санкт-Петербурге, 450 - в Нижнем Новгороде, 100 - в Сарове. Офис в Сарове занимает 3410 кв.м., из которых 1100 кв.м. занимают лаборатории и центр обработки данных. В офисе есть 186 рабочих мест, что говорит о возможности его развития.
   Дмитрий Кожаев, технический руководитель сайта Intel Саров сделал краткий обзор исследований и раработок в этом центре. Он подчеркнул, что вся работа в нем ведется в соответствии с традициями и опытом Intel. Один из таких моментов - это работа в виртуальных группах, когда в проекте участвуют сотрудники, разделенные одиннадцатью часовыми поясами. В таком режиме есть свои плюсы: продукт может разрабатываться в России, а тестироваться - в США, тогда получается практически круглосуточная работа. Все условия труда, техническая база и правила работы в офисе не отличаются от офисов Intel по всему миру.
   В офисе Intel Саров разрабатываются программные библиотеки, которые разработчики программных продуктов могут скачать и использовать в своей работе. Эти библиотеки отлажены и оптимизированы. Среди них - библиотека для высокопроизводительных вычислений (IPP), библиотека математических функций (MKL) и библиотека для распараллеливания приложений (MPI). Все эти библиотеки работают не только на процессорах Intel: библиотеки вообще не интересуются типом процессора, а опрашивают функции, которые он выполняет.
   Второй класс продуктов, которые разрабатываются в этом центре, это инструменты, которые определяют, к примеру, эффективность работы того или иного приложения на параллельных кластерах (Trace Analyser).
   Еще одно направление исследований - это моделирование физических процессов, происходящих в транзиторе и при его производстве.
 Руководитель проекта Герман Воронов рассказал о программных инструментах для вычислений на кластерных системах Intel Cluster Toolkit. Он отметил, что эра параллелизма уже наступила. До 2004-2005 гг. производительность процессора и компьютера наращивалась путем увеличения его тактовой частоты. А потом некоторые компании (например, SGI) стали использовать параллельное использование десятков и даже сотен процессоров. После этого пришло время «эры многоядерности», когда в одном процессоре стало появляться по несколько вычислительных ядер. Именно в этом направлении сейчас идет процесс наращивания производительности вычислительных систем.
   Чтобы максимально использовать возможности большого количества процессоров, надо и программировать особым образом. Мало того, для поддержки такого программирования должен быть разработан и специальный инструментарий. Его пока очень мало, поэтому параллельное программирование пока реализуется с очень большими сложностями, во много раз сложнее, чем последовательное. Компания Intel уделяет большое внимание устранению этих сложностей и с этой целью выпустило специальный продукт Intel Cluster Toolkit. В него входит:

•    Intel MPI Library - высокопроизводительная и универсальная
реализация MPI-2 стандарта, позволяющая приложениям работать на произвольном сетевом оборудовании (interconnect).
•    Intel® Trace Analyzer and Collector - cобытийно-ориентированный сбор трассы приложения с низким влиянием на производительность и графическое отображение процесса выполнения параллельного приложения.
•    Intel® Math Kernel Library - высоко-оптимизированная и распараллеленная библиотека математических функций для инженерных и научных приложений.
•    Intel® MPI Benchmarks - специальные тесты на производительность для MPI операций, ввод/вывод. араллеленная

   Руководитель группы Сергей Сиволгин рассказал о библиотеке математических функций Intel Math Kernel Library.        MKL - это высокопроизводительная параллельная математическая библиотека для научных, инженерных, финансовых приложений. В ее состав входят программы для работы с матрицами, быстрое преобразование Фурье, векторная математическая и статистические библиотеки, функции расширенной точности, программы для решения дифференциальных уравнений и методы оптимизации. Библиотека оптимизирована для работы на широком спектре процессоров Intel, но работает и на других процессорах. Интересно, что библиотека сама распознает тип  процессора и выбирает оптимальный вариант своих программ для работы на нем.
   Преимущества MKL - это производительность, параллельность, поддержка и дружественный интерфейс.
   Области применения Intel® MKL - это физическое моделирование, прогнозирование погоды, проектирование, финансовые рассчеты, обработка изображений и сигналов, а также биоинформатика.
   Среди пользователей MKL - крупнейшие наукоемкие организации, автопроизводители, нефтедобывающие компании, авиакосмические агенства, банки, финансовые организации, анимационные студии, поставщики инженерного ПО, исследовательские подразделения крупных корпораций и научные институты.
   Владимир Дудник рассказал о развитии проекта IPP - Intel Integrated Performance Primitives.
   Intel IPP - это библиотека, которая содержит в себе множество простых функций, которые полезны программистам при написании любых программ.    В ней 17 функциональных направлений, в которые входит более десяти тысяч функций, реализованных в 350 Мб кода. Работает с операционными системами Windows, Unix, MacOsX и на архитектурах IA32, Intel64, IA64, Atom. Разрабатывается полностью в России, выпускается два релиза в год плюс внеочередные релизы. Дополнительные релизы выходят в случае выхода новых процессоров Intel, под которые оптимизируется и IPP. Чтобы обеспечить круглосуточную поддержку всех продуктов Intel, группы поддержки расположены в офисах Intel по всему миру и работают в режиме 24х7. Наиболее популярные функции - это обработка одномерных сигналов, обработка двумерхных сигналов, приложения для работы с компьютерными зрением, обработка небольших матриц (большие - в MKL).
   Вот основные преимущества IPP: в нем есть строительные блоки для широкого круга приложений, где важна производительность; оптимизированные базовые операции, доступность на нескольких платформах, широкий диапазон функциональности, надежно протестированный код, есть проигрыватели и редакторы изображений.
   Примеры кода IPP - более 50 IPP Samples свободно доступны в исходном коде: кодирование видео: MPEG2, MPEG4, H264, VC1, кодирование музыки: MP3, AAC, AC3, JPEG, JPEG-XR and JPEG2000 кодеки, кодирование речи: G722, G723, G726, G728, Deferred Mode Image Processing, компьютерное зрение: Face Detection, трассировка лучей, интерфейсы: Java, C#, .VB, F90, C++.
   Интересно, что в октябре 2005 года прошли первые гонки автомобилей без водителей. Выиграла их машина Стенфордского университета, оснащенная процессором Intel Core2 Quad и системами компьютерного зрения на базе ОpenCV и IPP.
   Среди пользователей IPP такие известные компании, как Microsoft, Apple, Adobe, Symantec, Philips Medical, Pixar, MathWorks, Envivio, SGI, Thomson, Oracle, Yahoo, SAP, OKI, Google и многие другие.
   О вычислительных методах для моделирования процессов и технологий рассказал руководитель этой группы Борис Воинов. Начал он с того, что перечислил направления моделирования процессов и технологий. Среди них - тепловой анализ, анализ механических напряжений, интегрирование компонент, топография поверхности, транзисторы и литография. Группа, занимающаяся таким моделированием - уникальное явление, потому что нигде больше за пределами США такой группы нет.
   Термо-механическое моделирование - это по сути дела ответ на вопрос «почему транзисторные структуры не ломаются». Для анализа тепловых и механических напряжений используется трехмерный конечно-элементный метод. Удалось показать его практическую масштабируемость до 100 миллионов узлов расчетной сетки. Накоплена большая библиотека моделей материалов и проведен анализ развития дефектов, усталости и разрушения материалов. Все это делается для того, чтобы заранее знать, как поведет себя процессор и другие элементы компьютеров при нагревании во время работы. Конечно-элементная модель разбита на 1024 домена для параллельного решения на кластере компьютеров. Важно подчеркнуть, что в России разрабатываются только сами программы моделирования, а расчеты делаются уже в США. Программы написаны настолько хорошо, что для расчетов на сетке с 500 миллионами узлов требуется достаточно компактный кластер из 256 процессоров с 16 гигабайт памяти каждый.
   Расчеты механических напряжений оказались настолько удачными, что по этому же методу было решено проводить тепловой и электрический анализ. Он точно так же использует все преимущества разбиения на домены и самосогласованно  определяет распределение токов и температуры в образце. По словам г-на Воинова, мощность тепловыделения в современном процессоре такая же, как в ядерном реакторе. Просто области этого колоссального тепловыделения очень небольшие, и программа позволяет их разместить оптимальным образом. Этот код развивается и дальше для решения более сложных физических проблем - миграции дефектов в проводниках, которые определяют время жизни процессоров.
   Следующая задача - это моделирование процессов в транзисторе, чтобы он работал так, как мы ожидаем. С помощью программы удается моделировать процессы диффузии в твердом теле, рост пленок и релаксацию напряжений. После отработки всех этих процессов запускается программа физического моделирования всего транзистора.
   Есть еще программа моделирования эволюции трехмерной поверхности, в которой используются все последние достижения в области моделирования процессов травления и осаждения. Моделируется вся сложная поверхностная и объемная химия, а также транспортные модели для ионов и нейтральных компонент. В этих расчетах активно используются параллельные алгоритмы.
   Моделируется и литографический процесс. Здесь в программе ведется точный учет волновых эффектов и введены реалистические модели источников света. В программе есть интерфейс для работы с точными решениями уравнений Максвелла и многокомпонентной нелинейной диффузии. С помощью этой программы специалисты, занимающиеся литографией, могут пробовать различные материалы фоторезистора, разные источники света и т.п.
   Есть наработки и для завтрашнего дня, когда придет время манипулировать атомами. Для этого потребуется автоматическая генерация кристаллических и аморфных подложек и физически обоснованные модели атомных потенциалов. На атомном уровне можно моделировать процессы осаждения, диффузии, релаксации подложки. По словам г-на Воинова, кремний в качестве основы процессоров продержится только до 2015 года, а потом надо будет использовать другие материалы. Есть материалы с подвижностью носителей заряда лучше, чем у кремния.

День второй. Intel и образование Сарова

   Второй день начался с того, что нас отвезли на экскурсию в Свято-Троицкий Серафи́мо-Диве́евский монасты́рь. Это женский монастырь Нижегородской епархии  Русской православной церкви. Расположен в селе Дивеево Нижегородской области. Почитается как четвёртый (после Иверии, Афона и Киево-Печерской лавры) земной Удел Пресвятой Богородицы. Его посещению вполне можно посвятить -

Лирическое отступление
   Святая Канавка — одна из главных святынь монастыря. 25 ноября 1825 года Богородица явилась преподобному Серафиму и повелела основать Мельничную общину, указав как следует обнести это место канавой и валом. Копать Канавку должны были только сестры общины, а миряне могли помогать носить землю и насыпать вал. Исполняя указания Царицы Небесной, Серафим Саровский приказал сёстрам вырыть Канавку вдоль тропы, по которой прошла Богородица.[Преподобный Серафим говорил, что Канавка эта до небес высока и всегда будет стеной и защитой от антихриста. «Кто Канавку эту с молитвой пройдет да полтараста «Богородиц» прочтет, тому все тут: и Афон, и Иерусалим, и Киев!»
   Копать Канавку начал сам отец Серафим 2 (15) июня 1829 года перед праздником Святой Троицы.Глубина канавки и высота вала должны были быть 3 аршина (215 см). Работы продолжались до смерти преподобного Серафима и были завершены перед праздником Рождества Христова 1833 года. Во многих местах канавка была вырыта всего на 1-2 аршина, и после этого её никогда не углубляли до требуемого размера.
   В 1927 году вал был срыт, Канавка на значительном протяжении засыпана. В послевоенные годы через Канавку были проложены коммуникации, в частности через южную часть — канализационная труба. Введены запреты на молитвы на святой Канавке. 1 января 1992 года возобновлена традиция, по которой все сестры после вечернего богослужения обходят Канавку с молитвой Богородице Дево, радуйся.
   Некоторык из членов делегации прошли всю канавку и прочитали все требуемые молитвы. Посмотрим, что теперь будет с ними.

Конец лирического отступления
   После обеда нас ожидало продолжение знакомства с достопримечательностями саровской земли. На этот раз мы общались с представителями образовательной сферы. Руководители отдела образования рассказали немало интересного об успехах саровских школьников и студентов на всевозможных российских олимпиадах.
   Среди наиболее значимых достижений последних лет можно отметить лидерские позиции саровского образования в областных предметных олимпиадах, растущее число победителей и призёров заключительного этапа Всероссийской олимпиады школьников (6 человек в 2007 году, 8 - в 2008-м). В 2006 году Почетного диплома Всероссийского конкурса «Лидер в образовании» была удостоена директор МОУ «Лицей № 15» В.И. Шемякина. В 2007-м во Всероссийском конкурсе «Сердце отдаю детям» победили три саровских педагога учреждений дополнительного образования: С.А. Денисова (СЮН), И.С. Останина (СЮТ), И.В. Шарова (ДДТ).  В 2008 году «Лицей № 3» победил в региональном этапе Всероссийского конкурса «Лучшие школы России», старшая вожатая школы № 17 Е.В. Коршунова победила во Всероссийском конкурсе работников образовательных учреждений «Воспитать человека».
   Благодаря действующей уже несколько лет программе «Дети Сарова», учащиеся совершенствуют свои знания и умения на Харитоновских чтениях (в 2006 году получили статус международной конференции школьников), в Школе программирования В.Д. Лелюха, летней физико-математической школе Института прикладной физики РАН в Зеленом городе (Н.Новгород), летней и зимней физико-математической школе РФЯЦ-ВНИИЭФ - МФТИ, проведение которой невозможно было бы без активной финансовой поддержки РФЯЦ-ВНИИЭФ. В образовательных учреждениях созданы и успешно работают научные общества учащихся (НОУ). Для научного руководства привлекаются преподаватели СарФТИ и ученые ВНИИЭФ, хотя в основном исследовательским навыкам обучают учителя. Харитоновские чтения помогают выявлять одаренных ребят, оказывать им поддержку, привлекать к работе с учащимися ученых ведущих научно-исследовательских центров России, вузов Москвы, Санкт-Петербурга, Нижнего Новгорода. Школы активно сотрудничают с высшими учебными заведениями страны. Так, например, «Лицей № 15» осуществляет сотрудничество с НИРО, СарФТИ, МФТИ, СУНЦ МГУ, РФЯЦ ВНИИЭФ, ННГУ, ВШЭ, корпорацией «INTEL», Общероссийским педагогическим экспертным
   Специальный доклад был посвящен лаборатории BiPro - это учебно-исследовательская лаборатория прикладного и системного программирования. Ее задача - повышение общего уровня IT-образования, проведение исследований и разработок в области прикладного и системного программирования по специфическим направлениям. Создана она на базе факультета информационных технологий физико-технического института Сарова.
   Вот как руководители этой лаборатории определяют ее функции. Базовые (направлены на студентов) - это дополнительное профессиональное обучение, подготовка учебных курсов по актуальным ИТ-темам, практический проектный опыт ведения разработок, стимулирование рождения и развития научных идей. Дополнительные - работа со школьниками в сфере ИКТ, мастер-классы для учителей информатики, проведение различных образовательных акций, мероприятия в рамках социальной ответственности и объединение представителей ИТ-сообщества г. Саров.
   Как рассказала Елена Сергеевна Логунова, координатор проекта со стороны института, среди текущих проектов - Message Passing Interface, Kinetic Monte Carlo Methods, SourceAnalyzer, а среди завершенных - GCC@SarPhTI, Speech Recognition. Важнейшая цель лаборатории - обеспечить развитие научных тематик в интересах
сатисского офиса Intel и поддержать творческие идеи студентов и помочь их
развитию в рамках инициативных проектов. Все перечисленные проекты нам представили студенты - их авторы и создатели.
   Чтобы поддержать инициативы талантливых саровских ребят, корпорация Intel регулярно проводит в городе различные летние школы. Летняя студенческая школа «Inside Intel® IPP» была посвящена практическому изучению программного продукта Intel® Integrated Performance Primitives и технологий, стоящих за ним. «Программируем с Intel» - это летняя школа по параллельному программированию (MPI, OpenMP) для старшеклассников (7-11 классы).
   Специальную работу корпорация Intel проводит и с учителями информатики - это мастер-классы для учителей информатики г. Саров при поддержке Департамента образования. Intel проводит и более общедоступные мероприятия, например - День компьютерной грамотности - он посвящен обучению детей из малообеспеченных и социально неблагополучных семей азам работы с ПК в развлекательной форме.
   Итогом этого дня стало ощущение, что корпорация Intel не просто осуществляет в Сарове какие-то программы, а сотрудничает с городом на взаимовыгодной основе. Город поставляет центру Intel первоклассные кадры, а Intel помогает городу в самых разных начинаниях.

   Заключительным аккордом визита стало двухчасовое общение с Владимиром Рогачевым, заместителем директора по международному научно-техническому сотрудничеству саровского ВНИИ экспериментальной физики. Рассказ о его рассказе может стать содержанием отдельного материала, поэтому здесь придется ограничиться лишь некоторыми наиболее яркими моментами.
 Говоря о конверсии, то есть о стремлении руководства использовать колоссальный опыт военного производства в мирных целях, г-н Рогачев рассказал о контракте с одной из американских компаний, которая попросила разработать метод уничтожения вредителей в больших партиях древесины. В институте была разработана схема облучения этой древесины с помощью электронного ускорителя. И она была принята. В лабораториях ВНИИ изготавливаются (правда, не в промышленных объемах) аппараты "искусственная почка" и протезы типа устройств доктора Елизарова.
   Многолетняя работа в условиях строжайшей секретности не могла не отложить свой отпечаток на выступление г-на Рогачева. Он намекнул, что именно в его институте удалось создать самую высокую напряженость магнитного поля. Это достижение может использоваться в термоядерных реакторах, но о подробностях процесса г-н Рогачев говорить не стал. Не менее интересно и сотрудничество ВНИИ с «Роскосмосом», но оно так же осталось без комментариев. Так же г-н Рогачев сказал о намерении его института активно участвовать в программе суперкомпьютеров и высокопроизводительных вычислений, которую активно продвигает правительство и Президент России. Но опять - никаких конкретных деталей. Он сказал лишь, что ВНИИ планирует развивать не просто суперкомпьютерный центр, но и создавать собственные программы автоматического проектирования, которые могут быть востребованы в России. Очень важно (по его мнению) создание российской программной базы для высокопроизводительных вычислений.
   По словам г-на Рогачева, ценность центра Intel состоит в том, что он стал серьезным конкурентом ВНИИ в плане рынка труда. Теперь многие лучшие сотрудники ВНИИ перешли сюда и молодые выпускники саровских школ и ВУЗов смотрят сюда же. А конкуренция способствует повышению качества работы и ВНИИ и центра Intel.

Фотографии предоставлены Пресс-службой Intel в России и других странах СНГ

Информационные технологии. Март 2010 от 01.03.2010

Публикации на тему:
Информационные технологии. Март 2010 от 01.03.2010: Intel и Росмолодежь: сотрудничеству быть!
Информационные технологии «Prodigital». Архивные материалы 2007 года от 22.08.2007: Может ли телефон заменить компьютер?
Информационные технологии «Prodigital». Архивные материалы 2007 года от 22.08.2007: Всемирная блогализация: Скажи мне свой никнейм, и я скажу, кто ты!
Информационные технологии. Апрель 2010 от 05.04.2010: СЕРВИС БЕЗ ГРАНИЦ
Информационные технологии от 20.12.2006: Леонид Соколинский: - «Мы работаем для российских предприятий»
Информационные технологии. Сентябрь от 30.09.2009: Павел Бетсис: «Планируем за три года удвоить бизнес Cisco в России»
Информационные технологии. Июнь 2010 от 15.06.2010: Демократизация НРС
Информационные технологии. Октябрь от 31.10.2009: Cisco Expo 2009 - главное событие российского ИТ-рынка
Информационные технологии. Prodigital 38 от 03.10.2008: IP-телефония: перипетии роста

Вы можете оставить собственный комментарий к данной статье:

Имя (*)
Адрес электронной почты
Комментарий к статье (*)
Внимание! Для защиты от автоматического заполнения решите пример!